BR102018005515B1

BR102018005515B1 - Método, dispositivo e sistema para determinar a posição de falha de uma falha em uma linha de uma rede de fornecimento de energia elétrica

Info

Publication number: BR102018005515B1
Application number: BR102018005515-1A
Authority: BR
Inventors: Cezary Dzienis; Andreas Jurisch
Original assignee: Siemens Aktiengesellschaft
Priority date: 2017-03-22
Filing date: 2018-03-20
Publication date: 2021-08-24
Also published as: EP3379273B1; BR102018005515A2; US20180275188A1; EP3379273A1; US10725085B2

Abstract

a invenção se refere a um método, dispositivo e sistema para determinar a posição de falha de uma falha em uma linha (11), na qual primeiros e segundos valores de corrente e tensão são medidos em uma primeira e segunda extremidades de linha (11a, 11b), respectivamente, e providos com carimbos temporais e depois da ocorrência de uma falha na linha (11), a posição de falha da última é determinada. a fim de realizar o posicionamento de uma janela de dados para localização de falha, é proposto que, com os primeiros valores de corrente e tensão, segundos valores de corrente e tensão sejam determinados, que indicam a corrente ou a voltagem na segunda extremidade de linha (11b), e comparados com os valores de corrente ou tensão medidos na segunda extremidade de linha (11b), e primeiros e segundos valores de corrente e tensão que se encontram dentro de um período de tempo estabelecido por uma primeira janela de dados são empregados a fim de determinar uma primeira posição de falha, o início da primeira janela de dados sendo estabelecido como uma função do tempo na qual uma discrepância é identificada entre os valores estimados e os valores medidos.

Description

Descrição

[001] A invenção se refere a um método para determinar a posição de falha de uma falha em uma linha de uma rede de fornecimento de energia elétrica, na qual primeiros valores de corrente e tensão são medidos em uma primeira extremidade de linha da linha e providos com um carimbo temporal e segundos valores de corrente e tensão são medidos em uma segunda extremidade de linha da linha e providos com um carimbo temporal, e - por uso dos primeiros e segundos valores de corrente e tensão carimbados temporalmente depois da ocorrência de uma falha na linha, a posição de falha da última é determinada.

[002] A invenção também se refere a um dispositivo correspondente e a um sistema correspondente para determinar a posição de falha de uma falha em uma linha de uma rede de fornecimento de energia elétrica.

[003] A operação segura de redes de fornecimento de energia elétrica requer a rápida e confiável identificação e desligamento de quaisquer falhas, por exemplo, curtos-circuitos ou falhas de aterramento. As causas de falha que levam a um desligamento podem ser, por exemplo, quedas de raios, isolamentos de linhas desgastados ou de outra maneira danificados nas linhas de cabo ou toque acidental de linhas aéreas com partes de animais ou plantas. A fim de reduzir os tempos de inatividade devidos a falhas, tais falhas devem ser localizadas tão precisamente quanto possível, a fim de tornar possível que uma equipe de manutenção repare as causas de falha e qualquer dano consequencial causado pela falha.

[004] No caso mais simples, mas também mais caro, a localização de falha é realizada por inspeção visual. Neste caso, a equipe de manutenção se desloca ao longo da linha defeituosa e a examina quanto a posições visíveis de falha. Este procedimento é lento e propenso a erro.

[005] Por esta razão, existe uma substancial modificação para estreitar a posição de falha, na qual a falha está situada na linha, por meio de uma análise de quantidades de medição, por exemplo, correntes e voltagens, quando a falha ocorre. Uma pluralidade de diferentes métodos é até agora conhecida para isto, a precisão dos quais tem um impacto significante sobre o custo de manutenção da rede de fornecimento de energia. Grande valor é, por conseguinte, colocado na melhoria da precisão de algoritmos usados para a localização a fim de facilitar a manutenção e, em particular, reduzir os tempos de inatividade da rede de fornecimento de energia devidos a falhas.

[006] Um resultado aproximado do local da falha pode, por exemplo, ser obtido por publicação da direção de falha. Este método é predominantemente usado em redes de fornecimento de energia aterradas, neutras ressonantes, aterradas neutras isoladas e de alta resistência com uma estrutura radial, ou um baixo grau de malhagem. Neste caso, por exemplo, um método wattmétrico, tal como é conhecido da Patente Européia EP 2476002 B1, pode ser usado. Outro método para detectar a direção de falha é o assim chamado “relé de ação retardada no tempo de intervalo” que é descrito em uma modalidade possível, por exemplo, pelo Pedido de Patente Internacional WO 2012126526 A1. Para a localização mais precisa com esses métodos, todavia, avaliação adicional é necessária.

[007] Métodos para a localização mais precisa de falha usam, por exemplo, os sinais de corrente/tensão medidos da onda fundamental (sinais de 50 Hz ou de 60 Hz) para a localização de falha. Neste caso, métodos são conhecidos, nos quais valores de medição de somente uma das extremidades de linha (localização de falha por única extremidade) ou valores de medição de ambas as extremidades de linha (localização de falha por duas extremidades) são usados. Como um resultado, a posição de falha é geralmente indicada como uma distância a partir do respectivo local de medição (como uma percentagem da linha ou em km ou milhas).

[008] No caso do uso de valores de medição de somente uma extremidade de linha, o dispêndio para realizar a localização de falha é baixo. Este método de localização de falha é predominantemente um método com base em impedância, no qual uma impedância até a posição de falha é calculada a partir dos valores de corrente e medição. Por comparação com a impedância de linha da linha total no caso isento de falha, é possível tirar uma conclusão sobre a posição de falha. Uma modalidade de exemplo, de um tal método de localização de falha pode, por exemplo, ser encontrada na Patente Norte-Americana US 4.996.624.

[009] A precisão deste método depende, entre outros, fortemente da precisão de medição dos transformadores de corrente e tensão usados, da precisão dos parâmetros de linha (por exemplo, impedância por unidade de comprimento) usados para a localização de falha bem como das condições de falha existentes (por exemplo, resistência de falha, carga) e condição de rede. Perturbações e os processos transientes nos sinais de corrente e tensão podem ter um efeito negativo sobre a precisão deste método. Os erros de medição assim incorridos podem perfazer várias percentagens.

[0010] Uma precisão melhorada na localização de falha pode ser obtida pelo uso de valores de medição de ambas as extremidades de linha. Neste caso, os valores de medição relacionados à localização de falha precisam ser combinados por meio de uma conexão de comunicação apropriada. Neste contexto, referências sejam feitas à Patente Norte- Americana US 5.929.642; no método descrito na mesma, uma precisão muito alta (erro de medição cerca de 1 - 2 %) na localização de falha é obtida por uso de valores de medição de corrente e tensão de ambas as extremidades de linha com a ajuda de métodos de estimativa e métodos de otimização não lineares.

[0011] Embora a precisão da localização da falha nos métodos de localização de falha com bases em impedância dependa da precisão de medição dos transformadores de medição e da condição de rede, por uso de um método de localização de falha de acordo com a assim chamada onda progressiva (“localização de falha por onda progressiva”), uma independência substancial a partir dessas quantidades pode ser obtida. De acordo com este princípio, em lugar da onda fundamental dos sinais de corrente e tensão medidos, os componentes de sinal transientes que ocorrem no caso de uma falha, que aparecem na forma das assim chamadas “ondas progressivas”, são levadas em conta para a localização de falha. Neste caso, as bordas de onda progressiva de alta frequência são gravadas por medição e providas com um carimbo temporal. Uma vez que a velocidade de propagação das ondas progressivas é aproximadamente a velocidade da luz, a localização da falha pode ser realizada de boa forma a partir da avaliação de a marcação temporal. Com este método de localização de falha, as precisões na faixa de poucas dezenas de metros podem ser obtidas.

[0012] Um exemplo de um método de localização de falha do tipo mencionado na introdução pode ser encontrado no Pedido de Patente Norte- Americano US 2006/0012374 A1.

[0013] Uma dificuldade na localização de falha de acordo com o princípio de onda progressiva consiste no posicionamento da janela de dados usada para a avaliação dos valores de medição, isto é, a seleção de uma série cronológica apropriada de valores de medição, com a ajuda da qual a determinação da posição de falha pode ser realizada. Assim, no caso da localização de falha por um lado de acordo com o princípio de onda progressiva, a janela de dados usada para a localização de falha deve ser colocada exatamente na faixa de tempo na qual existe atualmente uma falha na linha. O posicionamento incorreto da janela é uma das fontes essenciais de erro que pode levar à localização imprecisa ou incorreta da falha.

[0014] Para posicionar a janela de dados, é previamente conhecido, por exemplo, usar os sinais medidos da onda fundamental, isto é, por exemplo, os sinais de 50 Hz ou de 60 Hz. Neste caso, o posicionamento da janela de dados é formado como uma função de um sinal de excitação de uma função de proteção. Isto pode, por exemplo, envolver o excedimento de um valor limite de corrente, que é estabelecido por uma função de proteção de sobrecorrente. Uma vez que, todavia, as funções de proteção são ocasionalmente ajustadas demasiadamente sensivelmente ou demasiadamente insensivelmente, o posicionamento de janela de dados com base nos sinais de excitação pode, às vezes, ser associado a imprecisões.

[0015] A fim de reduzir as imprecisões, algoritmos adicionais podem ser usados, embora esses também falhem claramente no caso de desenvolvimento de falha adicional (por exemplo, falhas consequenciais, extensão de falha).

[0016] Uma vez que as funções de proteção operam, além disso, com valores de medição que foram gravados com taxa de amostragem relativamente baixa, o início da excitação identificada por uma função de proteção possivelmente somente se encontra significantemente depois do tempo atual da ocorrência de falha, de forma que a janela de dados posicionada na base disto possivelmente sentiria falta da fase de ocorrência de falha essencial para a avaliação de ondas progressivas. Isto é porque, por exemplo, taxas de amostragem típicas para as funções de proteção, que avaliam a onda fundamental do sinal de medição são de poucos Kilohertz, por exemplo, entre 1 kHz e 16 kHz, embora as taxas de amostragem usadas em conexão com ondas progressivas são muito mais altas, por exemplo, cerca de 1 a 10 MHz. O início de uma janela de dados, quando identificado por meio da excitação da função de proteção, é, por conseguinte, tipicamente retardado por 7 a 20 ms em relação à ocorrência de falha atual. Uma vez que a faixa de tempo relevante para a avaliação de ondas progressivas se encontra entre 0,1 e 10 ms depois da ocorrência de falha, no pior caso, a faixa de tempo relevante pode se encontrar completamente fora da janela de dados usada quando do posicionamento de uma janela de dados com a ajuda da excitação de função de proteção.

[0017] É conhecido a partir da US 2006/0012374 A1 deduzir uma falha existente com a ajuda de variações de corrente no sinal da onda fundamental, e posicionar a janela de dados para a avaliação de ondas progressivas sobre esta base.

[0018] Com base nisto, um objetivo da presente invenção é o de realizar o posicionamento de uma janela de dados para localização de falha de acordo com o princípio de onda progressiva, de forma tão exata quanto possível, e, por conseguinte, melhorar a precisão na localização de falha.

[0019] Este objetivo é atingido de acordo com a invenção por um método do tipo mencionado na introdução, no qual, com os primeiros valores de corrente e tensão medidos na primeira extremidade de linha, segundos valores de corrente e tensão são determinados, que indicam a corrente fluindo na segunda extremidade de linha ou a tensão aplicada na segunda extremidade de linha, os segundos valores de corrente ou tensão estimados são comparados com os valores de corrente ou tensão medidos na segunda extremidade de linha, e primeiros e segundos valores de corrente e tensão que se encontram dentro de um período de tempo estabelecido por uma primeira janela de dados são empregados a fim de determinar uma primeira posição de falha, o início da primeira janela de dados sendo estabelecido como uma função do tempo no qual uma discrepância é identificada entre os segundos valores de corrente ou tensão estimados e os segundos valores de corrente ou tensão medidos.

[0020] No método de acordo com a invenção, a janela de dados é, por conseguinte, posicionada nesta faixa de tempo no perfil de tempo dos valores de corrente e tensão, em que uma falha é identificada na linha. A identificação da falha é realizada quando uma discrepância é identificada entre os segundos valores de tensão ou corrente identificados na outra extremidade de linha com a ajuda das medições na primeira extremidade de linha, e os valores de tensão ou corrente atualmente medidos na outra extremidade de linha. No estado afetado pela falha, esses não coincidem, de forma que o início da janela de dados pode ser estabelecido por identificação da existência de uma falha. Uma vez que os sinais de medição empregados para identificar a falha podem ser amostrados com uma alta taxa de amostragem, apropriada para a avaliação de onda progressiva, o estabelecimento do início da janela de dados pode também ser realizado com precisão muito alta. Porque, em lugar de empregar sinais de excitação das funções de proteção (por exemplo, a corrente excede um valor limite) para posicionar a janela de dados, como foi previamente convencional, no presente caso, os valores de corrente ou tensão estimados na segunda extremidade de linha são determinados a partir dos valores de corrente ou tensão da primeira extremidade de linha, que são gravados para a localização de falha de acordo com o princípio de onda progressiva. O período de tempo, no qual os segundos valores de corrente/tensão estimados diferem daqueles medidos, corresponde ao período de tempo no qual a linha é afetada por uma falha. Por esta identificação precisa do período de tempo da falha na linha, o posicionamento muito exato da janela de dados empregada para a avaliação pode ser realizado, por estabelecimento do início de uma janela de dados como uma função do tempo no qual uma discrepância foi identificada entre os valores estimados e medidos. Neste caso, o início da janela de dados pode ser estabelecido exatamente. Ele pode, todavia, também ser estabelecido um pouco mais cedo, a fim de obter uma certa margem de segurança na gravação dos fenômenos de onda progressiva causados pela falha.

[0021] O tempo é usado para a marcação temporal dos valores de medição de corrente e/ou tensão nas duas extremidades de linha (por exemplo, relógios internos de dispositivos de medição), são cronologicamente sincronizados com um com o outro no método de acordo com a invenção, de forma que as marcas temporais associadas nas duas extremidades de linha podem ser comparadas umas com as outras.

[0022] De acordo com uma modalidade vantajosa do método de acordo com a invenção, a fim de identificar uma discrepância entre os segundos valores de corrente ou tensão estimados e os segundos valores de corrente ou tensão medidos, a diferença entre os segundos valores de corrente ou tensão estimados e os segundos valores de corrente ou tensão medidos é formada, e uma discrepância é identificada quando a magnitude da diferença excede um primeiro valor limite, o primeiro valor limite sendo selecionado como uma função da intensidade da corrente fluindo na primeira extremidade de linha.

[0023] Desta maneira, uma discrepância entre os segundos valores de corrente ou tensão estimados e medidos pode ser identificada por operações matemáticas simples, isto é, diferenciação e comparação com um valor limite. Porque o valor limite é formado como uma função da intensidade da corrente fluindo na segunda extremidade de linha, a sensibilidade na identificação de uma discrepância pode ser adaptada à respectiva situação de operação, em particular a situação de carga da linha.

[0024] De acordo com outra modalidade vantajosa do método de acordo com a invenção, um modelo matemático da linha, para o caso isento de falha, é empregado a fim de determinar os segundos valores de corrente ou tensão estimados.

[0025] Desta maneira, com o conhecimento de parâmetros de linha da linha isenta de falha, por exemplo, uma constante de propagação relacionada à propagação de ondas progressivas ao longo da linha e uma impedância característica, a determinação dos valores de corrente ou tensão na outra extremidade de linha pode ser realizada por uso de um volume de linha matemático válido para a propagação de ondas progressivas. Para o caso isento de falha, os valores calculados coincidem com os valores medidos na

outra extremidade de linha.

[0026] Especificamente, neste contexto, os primeiros valores de corrente e tensão podem ser sujeitos à filtragem a fim de determinar os segundos valores de corrente ou tensão estimados, uma função de transferência dependente pelo menos da constante de propagação de uma onda progressiva ao longo da linha sendo replicada pelo filtro.

[0027] Desta maneira, com relativamente baixo dispêndio de computação, os desejados valores de corrente ou tensão estimados podem ser determinados através de filtragem apropriada dos primeiros valores de corrente e tensão por levar em conta a constante de propagação na linha. Um filtro FIR digital é preferivelmente usado como o filtro (FIR = Resposta Impulsional Finita).

[0028] Além disso, neste contexto, um filtro, com o qual uma função de transferência dependente da impedância característica da linha é replicada, pode adicionalmente ser usado na filtragem dos primeiros valores de tensão.

[0029] Desta maneira, com dispêndio de computação relativamente baixo, os desejados valores de corrente ou tensão estimados podem ser determinados através de filtragem apropriada dos primeiros valores de corrente e tensão por levar em conta a impedância característica da linha. Um filtro IIR digital é preferivelmente usado como o filtro (IIR = Resposta Impulsional Infinita).

[0030] De acordo com uma modalidade do método de acordo com a invenção, os valores de corrente e tensão empregados para determinar a primeira posição de falha pode ser valores de corrente e tensão armazenados.

[0031] Nessa variante, a assim chamada “localização de falha fora de linha” com a ajuda de valores de corrente e tensão armazenados é realizada a fim de ser capaz de determinar a posição de falha depois da falha. Uma vez que mais tempo é usualmente disponível para o local de uma falha que para sua identificação e desligamento, o retardo de tempo que ocorre quando se usa um método fora de linha entre a ocorrência da falha e a localização de falha normalmente não constitui um problema.

[0032] Como uma alternativa, todavia, os valores de corrente e tensão empregados para determinar a primeira posição de falha pode diretamente, cada, ser valores de corrente e tensão instantaneamente medidos.

[0033] Este método constitui a assim chamada “localização de falha em linha”, na qual a localização de falha é realizada imediatamente depois da identificação dos valores de corrente e tensão relevantes para a localização de falha e depois do posicionamento da janela de dados a ser empregada para a determinação de posição de falha. A posição de falha pode, por conseguinte, ser determinada mais rapidamente desta maneira que com o método fora de linha.

[0034] De acordo com outra modalidade vantajosa do método de acordo com a invenção, uma janela de dados com um comprimento estabelecido pode ser usada.

[0035] Nesta modalidade, o comprimento da janela de dados, isto é, o período de tempo, coberto pela janela de dados, dos perfis de tempo a serem avaliados, pode ser definido por simples ajuste de parâmetro. O comprimento deve, neste caso, ser selecionado de uma tal maneira que todas as ondas progressivas a serem avaliadas se encontrem na janela de dados. De acordo com a experiência, este é o caso depois de um período de tempo que é dados pela razão de quatro vezes o comprimento de linha e a velocidade de onda (exemplo, para uma linha com um comprimento de 100 km: t = 4 x 100 km/0,98c = 1,4 ms; c = velocidade da constante de luz).

[0036] De acordo com outra alternativa do método de acordo com a invenção, uma janela de dados com um comprimento variável pode também ser usada, a extremidade da janela de dados sendo estabelecida como uma função do tempo no qual um desvio não é mais identificado entre os segundos valores de corrente ou tensão estimados e os segundos valores de corrente ou tensão medidos.

[0037] De acordo com esta modalidade, a identificação da duração de um estado de falha na linha pode ser realizada com a ajuda do algoritmo também usado para posicionar a janela de dados. A extremidade da janela de dados pode então ser estabelecida ou no instante no final da falha ou em um instante que é um pouco mais tarde. Nesta modalidade, o comprimento da janela de dados pode, por conseguinte, ser adaptado muito flexivelmente à duração atual do estado de falha.

[0038] De acordo com outra modalidade vantajosa do método de acordo com a invenção, além disso, com os valores de corrente e tensão medidos na segunda extremidade de linha, primeiros valores de corrente ou tensão estimados podem ser calculados, que indicam a corrente fluindo na primeira extremidade de linha ou a tensão aplicada na primeira extremidade de linha, os primeiros valores de corrente ou tensão estimados podem ser comprados com os valores de corrente ou tensão medidos na primeira extremidade de linha, e primeiros e segundos valores de corrente e tensão que se encontram dentro de um período de tempo estabelecido por uma segunda janela de dados podem ser empregados a fim de determinar uma primeira posição de falha, o início da segunda janela de dados sendo estabelecido como uma função do tempo no qual uma discrepância é identificada entre os primeiros valores de corrente ou tensão estimados e os primeiros valores de corrente ou tensão medidos.

[0039] Nesta modalidade, a localização de falha e o posicionamento de janela de dados requerido para isto, podem ter lugar não somente em uma extremidade de linha, mas em ambas as extremidades de linha, de uma maneira correspondente. Todas as características, vantagens e modalidades descritas acima para o método por um lado podem também ser usadas ou aplicadas, de uma maneira correspondente, ao método pelos dois lados.

[0040] Na modalidade mencionada por último, a determinação de posição de falha, por exemplo, realizada em um dispositivo central. Ela pode, todavia, também ser realizada em dispositivos nas duas extremidades de linha, especificamente com base nos mesmos valores de medição, mas, não obstante, independentemente uma da outra, como um resultado do que dois resultados da determinação de posição de falha são também produzidos (primeira e segunda posições de falha). Neste caso, é possível que algoritmos parcialmente diferentes sejam realizados nos dispositivos para a localização de falha. A confiabilidade do resultado pode ser deduzida com a ajuda da coincidência dos resultados das duas extremidades de linha.

[0041] A posição de falha determinada da respectiva extremidade de linha pode, por exemplo, ser exibida diretamente no dispositivo como uma percentagem do comprimento de linha ou como uma distância a partir do respectivo local de medição (por exemplo, em km ou milhas), ou pode ser emitida na forma de um sinal ou telegrama de dados e transmitida para um operador da rede de fornecimento de energia. Os dispositivos nas duas extremidades de linha podem, por exemplo, ser aparelhos de proteção - usualmente providos em qualquer caso - para monitorar a linha com relação a falhas.

[0042] Neste contexto, especificamente, a posição de falha da falha ocorrendo na linha pode ser determinada por uso da primeira posição de falha e da segunda posição de falha.

[0043] Embora no caso ideal a primeira posição de falha coincida com a segunda posição de falha, pode ocorrer, na realidade, não obstante, por exemplo, por causa das imprecisões de medição, erros de transformador e outras influências, que diferentes resultados na localização de falha sejam determinados nas duas extremidades. A posição de falha definitiva pode então ou ser indicada como alternativas (“falha se encontra na posição de falha 1 ou na posição de falha 2”) ou ser determinada por combinação apropriada da primeira e segunda posições de falha. Se, por exemplo, a posição de falha for indicada com uma certa margem de valor (por exemplo, uma tolerância de erro adaptada à medição), a posição de falha a ser usada poderia ser especificada como aquela posição (ou região) na qual as faixas de valor da primeira e segunda posições de falha se sobrepõem.

[0044] De acordo com outra alternativa, a posição de falha da falha ocorrendo na linha pode ser determinada pela formação de média da primeira posição de falha e da segunda posição de falha.

[0045] O objetivo acima mencionado é também atingido por um dispositivo para determinar a posição de falha de uma falha em uma linha de uma rede de fornecimento de energia elétrica. O dispositivo tem um dispositivo de computação, que é configurado, por uso de primeiros valores de corrente e tensão medidos em uma primeira extremidade de linha da linha e carimbados temporalmente, e segundos valores de corrente e tensão medidos em uma segunda extremidade de linha da linha e carimbados temporalmente, depois da ocorrência de uma falha na linha, para determinar a posição de falha da última.

[0046] De acordo com a invenção, o dispositivo de computação é configurado para determinar, com os primeiros valores de corrente e tensão medidos na primeira extremidade de linha, para determinar valores de corrente ou tensão estimados que indicam a corrente fluindo na segunda extremidade de linha ou a tensão aplicada na segunda extremidade de linha, o dispositivo de computação é, além disso, configurado para comparar os segundos valores de corrente ou tensão estimados com os segundos valores de corrente ou tensão medidos na segunda extremidade de linha, e o dispositivo de computação é configurado, a fim de determinar a primeira posição de falha, para usar valores de corrente e tensão que se encontram dentro de um período de tempo estabelecido por uma primeira janela de dados são empregados a fim de determinar uma primeira posição de falha, o início da primeira janela de dados sendo estabelecido como uma função do tempo no qual uma discrepância é identificada entre os segundos valores de corrente ou tensão estimados e os segundos valores de corrente ou tensão medidos.

[0047] Com relação ao dispositivo de acordo com a invenção, todos os comentários feitos acima e abaixo com relação ao método de acordo com a invenção se aplicam, e vice-versa, de uma maneira correspondente; em particular, o dispositivo de acordo com a invenção é configurado para realizar o método de acordo com a invenção em qualquer modalidade desejada ou em uma combinação das modalidades desejadas. Com relação às vantagens do dispositivo de acordo com a invenção, referência é também feita às vantagens descritas relacionadas a método de acordo com a invenção.

[0048] Especificamente, com relação ao dispositivo, o dispositivo pode ser um aparelho de proteção elétrico ou parte de um aparelho de proteção elétrico.

[0049] Como uma alternativa, todavia, o dispositivo pode ser um concentrador de dados de um equipamento de comutação da rede de fornecimento de energia elétrica.

[0050] Um concentrador de dados se refere a um dispositivo que é arranjado no equipamento de comutação e que coleta dados a partir de um ou mais dispositivos de proteção, de medição ou de controle do equipamento de comutação e/ou de outro equipamento de comutação. O concentrador de dados pode, neste caso, ser configurado para sujeitar os dados coletados, por exemplo, valores de medição e/ou mensagens de dados, ao pré-processamento e opcionalmente à redução de dados, e transmiti-los para um dispositivo superordenado, por exemplo, uma estação de controle de rede. Além disso, o concentrador de dados pode também ser configurado para realizar certa avaliação, por exemplo, a localização de falha descrita acima, com os dados coletados.

[0051] Por último, o objetivo acima mencionado é também atingido por um sistema para determinar a posição de falha de uma falha em uma linha de uma rede de fornecimento de energia elétrica. O sistema compreende, neste caso, um dispositivo configurado como definido em uma das reivindicações 13 a 15.

[0052] De acordo com a invenção, um segundo dispositivo é provido, que compreende um dispositivo de computação, em que o dispositivo de computação do segundo dispositivo é configurado para determinar, com os valores de corrente e tensão medidos na segunda extremidade de linha, primeiros valores de corrente ou tensão estimados que indicam a corrente fluindo na primeira extremidade de linha ou a tensão aplicada na primeira extremidade de linha, em que o dispositivo de computação do segundo dispositivo é configurado para comparar os primeiros valores de corrente ou tensão estimados com os primeiros valores de corrente ou tensão medidos na primeira extremidade de linha, em que o dispositivo de computação do segundo dispositivo é configurado, a fim de determinar uma segunda posição de falha, para empregar segundos valores de corrente e tensão que se encontram dentro de um período de tempo estabelecido por uma segunda janela de dados são empregados a fim de determinar uma primeira posição de falha, o início da segunda janela de dados sendo estabelecido como uma função do tempo no qual uma discrepância é identificada entre os primeiros valores de corrente ou tensão estimados e os primeiros valores de corrente ou tensão medidos, e em que o dispositivo de computação do primeiro dispositivo e/ou o dispositivo de computação do segundo dispositivo ou determinado para determinar a posição de falha por uso da primeira posição de falha e da segunda posição de falha.

[0053] Com relação ao sistema de acordo com a invenção, todos os comentários feitos acima e abaixo com relação ao método de acordo com a invenção e ao dispositivo de acordo com a invenção se aplicam, e vice-versa, de uma maneira correspondente; em particular, o sistema de acordo com a invenção é configurado para realizar o método de acordo com a invenção em qualquer modalidade desejada ou uma combinação das modalidades desejadas. Com relação às vantagens do dispositivo de acordo com a invenção, referência é também feita às vantagens descritas com relação ao método de acordo com a invenção e ao dispositivo de acordo com a invenção.

[0054] A invenção será explicada em mais detalhe abaixo com a ajuda de uma modalidade de exemplo. A configuração específica da modalidade de exemplo deve ser entendida não sendo de maneira alguma restritiva à configuração geral do método de acordo com a invenção e do dispositivo de acordo com a invenção; ao contrário, características de configuração individuais da modalidade de exemplo podem ser livremente combinadas umas com as outras de qualquer maneira desejada e com as características descritas acima.

[0055] A figura 1 mostra uma vista esquemática de uma linha de uma rede de fornecimento de energia com uma primeira modalidade de exemplo, de um sistema para determinar a posição padrão; a figura 2 mostra uma vista esquemática de uma linha de uma rede de fornecimento de energia com uma segunda modalidade de exemplo, de um sistema para determinar a posição padrão; a figura 3 mostra uma representação dos parâmetros elétricos de uma seção de linha Δx para explicar a determinação de uma posição de falha de acordo com o princípio de onda progressiva; a figura 4 mostra uma vista esquemática de um fluxograma para explicar uma modalidade de exemplo, de um método para a localização de falha; a figura 5 mostra perfis de exemplo de valores de corrente e tensão durante uma falha em uma linha; a figura 6 mostra perfis de exemplo de valores de corrente e tensão transformados durante uma falha em uma linha; a figura 7 mostra uma vista esquemática de um diagrama de blocos para explicar o posicionamento de uma janela de dados; a figura 8 mostra uma vista esquemática de um diagrama de blocos para a explicação exemplificativa da filtragem de valores de tensão; a figura 9 mostra um diagrama de exemplo com os perfis de segundos valores de corrente estimados e segundos valores de corrente medidos; a figura 10 mostra um primeiro exemplo da determinação de uma posição de falha a partir de uma primeira e uma segunda posições de falha; e a figura 11 mostra um segundo exemplo da determinação de uma posição de falha a partir de uma primeira e uma segunda posições de falha.

[0056] A figura 1 mostra uma vista esquemática de um sistema 10 para determinar uma posição de falha em uma rede de fornecimento de energia elétrica. Para esta finalidade, uma linha elétrica 11 da energia de rede aérea é mostrada em uma representação simplificada na figura 1. Considere que a linha tem o comprimento l. A linha 11 pode ser uma linha de fase única ou polifásica.

[0057] A linha 11 é terminada em suas extremidades de linha 11a e 11b por interruptores de linha 12a, 12b, e pode ser separada por estes, particularmente no caso de uma falha, a partir do resto da rede de fornecimento de energia (não representada em detalhe na figura 1). Locais de medição, nos quais valores de medição de corrente e tensão podem ser gravados por transformadores de corrente 13a, 13b e transformadores de tensão 14a, 14b (meramente representados a título de exemplo na figura 1), são, além disso, providos nas extremidades de linha 11a e 11b. Os transformadores de corrente 13a, 13b e os transformadores de tensão 14a, 14b podem ser os assim chamados transformadores convencionais ou não convencionais. No lado secundário, valores de medição de corrente i e valores de medição de tensão u, que podem ser valores analógicos ou digitalizados, são distribuídos pelos transformadores.

[0058] Conectados aos transformadores de corrente 13a, 13b e aos transformadores de tensão 14a, 14b, estão os dispositivos 15a, 15b nas respectivas extremidades de linha 11a e 11b para determinar uma posição de falha. Os dispositivos 15a, 15b gravam os valores de medição de corrente e tensão e, opcionalmente, realizam digitalização e/ou pré-processamento. Neste caso, um carimbo temporal, que indica precisamente o tempo da gravação, está também associada aos respectivos valores de medição. Para esta finalidade, os dispositivos 15a, 15b compreendem tempo interno as, que são cronologicamente sincronizados um com o outro por meio de métodos convencionais, por exemplo, pulsos de tempo de GPS, IRIG-B, IEEE 1588. Por causa da marcação temporal, os valores de medição gravados nas duas extremidades de linha 11a e 11b podem ser comprados entre si.

[0059] Os dispositivos 15a, 15b podem ser, por exemplo, os aparelhos de proteção elétricos que, além de uma função de localização de falha, também realizam funções adicionais de proteção e monitoramento. Por exemplo, os aparelhos de proteção podem ser aparelhos de proteção a distância, aparelhos de proteção diferenciais ou aparelhos de proteção de sobrecorrente, que monitoram o estado de operação da linha 11 com a ajuda dos valores de medição de corrente e tensão gravados e, no caso de uma falha, transmitem um sinal de desligamento T para seu respectivo interruptor de linha 12a, 12b, a fim de abrir o último por seus contatos de proteção.

[0060] Os dispositivos 15a, 15b compreendem, cada, um dispositivo de computação 17a, 17b, que é respectivamente configurado, no caso de uma falha na linha 11, para determinar a posição de falha, isto é, a posição na linha em que uma falha (por exemplo, curto-circuito, falha de aterramento) ocorreu. Para esta finalidade, os valores de medição de corrente e tensão da extremidade de linha em questão e da respectiva outra extremidade de linha, que foram gravados durante a falha, são usados. Para esta finalidade, os dispositivos 15a, 15b são conectados por meio de uma conexão de comunicação 16, que pode ser qualquer desejada conexão de comunicação apropriada por fio ou sem fio. Por intermédio da conexão de comunicação 16, os dispositivos 15a, 15b podem, entre outros, trocar seus valores de medição de corrente e tensão a fim de determinar a posição de falha.

[0061] Os dispositivos 15a, 15b realizam a localização de falha de acordo com o assim chamado princípio de onda progressiva. Neste caso, uso é feito do fato de que, quando uma falha ocorre, componentes de sinal transientes de alta frequência, que se propagam ao longo da linha 11 em ambas as direções aproximadamente na velocidade da luz, ocorrem na corrente e na tensão. Isto está indicado na figura 1 a título de exemplo. Para esta finalidade, é considerado que uma falha ocorreu em uma posição de falha F. As ondas progressivas se propagam, como representado, da posição de falha F tanto na direção para a primeira extremidade de linha 11a quanto na direção para a segunda extremidade de linha 11b, e podem ser gravadas por medição ali e avaliadas com os dispositivos 15a, 15b para a determinação de posição de falha. Como visto a partir da primeira extremidade de linha, a posição de falha F está situada a uma distância x, e, correspondentemente, a posição de falha F está situada a uma distância 1-x, como visto a partir da segunda extremidade de linha. Os dispositivos avaliam os valores de medição de corrente e tensão como descrito em detalhe abaixo, e indicam a posição de falha F, por exemplo, como uma distância ou percentagem do comprimento de linha l.

[0062] O operador da rede de fornecimento de energia pode encaminhar a posição de falha F, que foi determinada, para a equipe de manutenção, que pode então ir para a posição de falha e reparar as causas da falha. Para esta finalidade, a determinação maximamente precisa da posição de falha é necessária.

[0063] Em outra modalidade de exemplo de um sistema 20 de localização de falha, que é esquematicamente mostrado na figura 2, os dispositivos 15a, 15b podem também ser concentradores de dados. Na modalidade de exemplo de acordo com a figura 2, valores de medição de corrente e tensão são gravados por intermédio de correspondentes transformadores 13a, 13b, 14a, 14b por meio de aparelhos de medição 21a, 21b, como descrito com referência à figura 1. Os aparelhos de medição 21a, 21b podem, por exemplo, ser aparelhos de proteção do tipo descrito com referência à figura 1. Em outro caso, os aparelhos de medição 21a, 21b podem ser os assim chamados gravadores de falha, que, sob evento, controlam ou gravam e armazenam continuamente valores de medição com uma alta taxa de amostragem.

[0064] Por exemplo, os aparelhos de medição 21a, 21b podem, sob evento, controlar gravações de falha registradas, isto é, uma sequência cronológica de valores de corrente e tensão durante um presumido estado de falha. Por causa da possível função de transferência dos métodos de disparo usados para isto, uma gravação de falha registrada não precisa necessariamente conter uma falha na linha 11 a ser monitorada. Uma gravação de falha registrada é transmitida depois da gravação para o concentrador de dados 15a, 15b situado na rede local 22a, 22b do respectivo equipamento de comutação.

[0065] Os concentradores de dados 15a, 15b dos equipamentos de comutação das duas extremidades de linha são, por exemplo, conectados por meio de aparelhos de comunicação 23a, 23b (por exemplo, roteadores), a uma rede de área alargada 24 (WAN). O respectivo concentrador de dados 15a, 15b transmite a gravação de falha recebida do aparelho de medição 21a, 21b por intermédio da rede de área alargada 24 para o concentrador de dados 15b, 15a na respectiva outra extremidade de linha. Como um resultado, as gravações de falha de ambas as extremidades de linha estão presentes nos concentradores de dados 15a, 15b. Essas gravações de falha são então empregadas para realizar a localização de falha.

[0066] Embora o sistema 10 de acordo com a figura 1 seja apropriado tanto para localização de falha em linha com base nos valores de medição diretamente gravados quanto para a localização de falha fora de linha com base nos valores de medição armazenados, o sistema 20 da figura 2 é mais apropriado para a localização de falha fora de linha, uma vez que uma pluralidade de etapas de armazenamento e transmissão é realizada. Com correspondentemente mais rápida transmissão e avaliação de dados, todavia, o sistema 20 pode também ser empregado para localização de falha em linha, em que, imediatamente depois da falha, a posição da última é também exibida.

[0067] Um procedimento para a localização precisa de falha é descrito abaixo. Primeiro, uma breve explanação do princípio de localização de falha por onda progressiva será dada. Para esta finalidade, um algoritmo de localização de falha por onda progressiva, de dois lados, será explicado abaixo, isto é, um algoritmo que opera com valores de medição de ambas as extremidades de linha 11a, 11b. Um modelo de propagação para ondas progressivas ao longo da linha 11 é usado neste caso.

[0068] A fim de ajustar o algoritmo em questão, a “teoria de linhas longas” é usada. Esta é a representação de modelo de uma linha elétrica na forma dos assim chamados “parâmetros distribuídos”. Isto está representado a título de exemplo na figura 3.

[0069] Na figura 3, pode ser visto que os parâmetros de rede, tais como indutância por unidade de comprimento L0, capacitância por unidade de comprimento C0, resistência por unidade de comprimento R0 e condutância por unidade de comprimento G0, são distribuídos ao longo da linha. Com base no modelo de linha, por uso das leis de Kirchhoff para o segmento Δx da linha, as seguintes equações podem ser estabelecidas para u e a corrente i:

[0070] Por rearranjo matemático, as equações (1) e (2) podem ser convertidas para a seguinte forma:

[0071] Essas equações (3) e (4) são equações diferenciais parciais de uma linha homogênea, e são convencionalmente referidas como “equações do telégrafo”. Elas podem ser generalizadas para números arbitrários de condutores.

[0072] Por consideração das equações (3) e (4) no espaço de Laplace com a assunção de x como um parâmetro, muitos efeitos que ocorrem na linha podem ser interpretados muito mais simplesmente:

[0073] A derivada das equações (5) e (6) com relação ao parâmetro x fornece:

[0074] As equações (7) e (8) podem ser solucionadas separadamente para tensão e corrente por uso da teoria de equações diferenciais:

[0075] Na resolução das equações (9) e (10), é possível calcular os parâmetros desconhecidos A1 e A2 a partir das condições iniciais:

onde U1 e I1 representam as condições iniciais em x = 0.

[0076] Além disso, as equações (9) e (10) contêm uma assim chamada impedância característica ZC e a constante de propagação y, e estas podem ser calculadas a partir dos parâmetros de linha:

[0077] Aqui, Z está para a impedância em série e Y para a admitância em paralelo de uma seção da linha. Os valores são respectivamente indicados por unidade de comprimento.

[0078] As seguintes formas são, por conseguinte, obtidas para as equações (9) e (10):

[0079] As equações (15) e (16) representam um modelo de propagação relacionado a tensão e, respectivamente, relacionado à corrente, para ondas progressivas ao longo da linha 11, que pode ser usado para a localização de falha de acordo com o método de onda progressiva.

[0080] Um exemplo possível do procedimento para a localização de falha de acordo com o princípio de onda progressiva será explicado com a ajuda da figura 4. Para esta finalidade, a figura 4 mostra um fluxograma esquemático de um exemplo de um método para determinar uma posição falsa. Neste caso, as etapas de método acima da linha tracejada têm lugar no dispositivo 15a na primeira extremidade de linha 11a, e aquelas abaixo da linha tracejada têm lugar no dispositivo 15b na segunda extremidade de linha 11b (cf. as figuras 1 e 2).

[0081] Nas etapas 40a e 40b, as correntes e voltagens locais nas duas extremidades de linha são respectivamente medidas primeiro e correspondentes valores de medição de corrente e tensão são gerados. Esses valores de medição são na forma de valores amostrados dos sinais de corrente e tensão da linha 11. Um exemplo dos valores de medição de corrente e tensão gravados pode ser visto na figura 5; uma ocorrência de falha em cerca de t = 0,02 s pode ser vista.

[0082] De forma que somente os componentes transientes de alta frequência (ondas progressivas) dos respectivos valores de medição de corrente/tensão sejam gravados, a filtragem (por exemplo, por um filtro passa- banda) pode respectivamente ter lugar opcionalmente nas etapas 41a e 41b. Através da seleção das frequências de ruptura, por exemplo, do filtro passa- banda, o método pode ser adaptado às propriedades dos transformadores 13a, 13b e 14a, 14b. Se esses transformadores proverem somente uma largura de banda de meio, por exemplo, somente até 10 kHz, então os filtros precisam limitar a largura de banda dos sinais à largura de banda dos transformadores. Dependendo do erro de fase dos transformadores usados, uma precisão de medição pouco mais baixa deve então ser esperada. Se os transdutores proverem uma largura de banda mais alta, por exemplo, até 500 kHz, os filtros devem ser dimensionados correspondentemente. Além disso, verificou- se ser vantajoso que a característica de filtro do filtro usado para a filtragem dos valores de medição de corrente/tensão atenua aqueles componentes de frequência nos quais os transformadores de medição 13 e 14, respectivamente, têm erros de medição.

[0083] No caso de redes de fornecimento de energia trifásicas, as respectivas ondas progressivas podem, opcionalmente, além disso, respectivamente, ser processadas por uma transformação (por exemplo, uma transformação de Clarke) nas etapas 42a e 42b, a fim de desacoplar os componentes relacionados às fases. Neste caso, valores de corrente e tensão filtrados transformados são gerados, como são mostrados a título de exemplo na figura 6.

[0084] A fim de iniciar o método de obrigação somente quando requerido, isto é, no caso de uma falha, o posicionamento de uma janela de dados, com a qual aqueles valores de medição de corrente e tensão, que são destinados a ser empregados para a localização de falha, são selecionados, é realizado nas etapas 43a e 43b. O posicionamento correto da janela de dados é essencial para a localização precisa da falha. O procedimento específico para o posicionamento de janela de dados será explicado abaixo em conexão com a figura 7. Os perfis mostrados na figura 6 já foram reduzidos para a janela de dados determinada nas etapas 43a e 43b.

[0085] Se a avaliação subsequente for destinada a ter lugar no domínio de frequência, a conversão dos valores de corrente e tensão transformados para o domínio de frequência tem lugar nas etapas 44a e 44b. Isto é preferivelmente feito por meio de uma transformada rápida de Fourier (FFT) ou transformada discreta de Fourier (DFT).

[0086] Como indicados pelas setas entre os blocos das etapas 44a e 44b, os valores resultantes são trocados entre os dispositivos 15a e 15b (cf. as figuras 1 e 2). Isto é feito por intermédio da conexão de comunicação 16 ou da rede de área alargada 24.

[0087] Com seus próprios valores e os valores da respectiva outra extremidade de linha, os dispositivos 15a e 15b então realizam uma busca de posição de acordo com o princípio de onda progressiva nas etapas 45a e 45b, se uma avaliação for realizada no domínio de tempo, então, em lugar disto, os dados no domínio de tempo podem ser trocados e avaliados. A posição de falha x é finalmente obtida a partir da avaliação.

[0088] Na etapa 46, a posição de falha que foi determinada é então fornecida. De acordo com a figura 4, tem lugar em uma etapa de saída comum. Em lugar disto, saída separada pode também ser realizada por cada um dos dois dispositivos 15a e 15b, respectivamente. Neste caso, cada um dos dispositivos 15a e 15b, respectivamente, pode fornecer sua própria posição, ou uma posição de falha (definitiva) pode ser determinada por combinação apropriada das posições de falha respectivamente determinadas pelos dispositivos 15a e 15b.

[0089] Os dispositivos 15a e 15b convencionalmente têm um dispositivo de computação, no qual as etapas 40a/b a 46 são realizadas. Este pode, por exemplo, ser um microprocessador que acessa correspondente software de equipamento que está contido em uma memória do respectivo dispositivo. Como uma alternativa, ele pode também ser uma unidade de computação com programação determinada por trabalho penoso, por exemplo, um ASIC ou FPGA.

[0090] Um procedimento, com o qual a janela de dados requerida para a avaliação dos valores de corrente e tensão pode ser posicionada tão precisamente quanto possível, será explicado abaixo. Este posicionamento é um pré-requisito para a localização de falha maximamente precisa.

[0091] Por rearranjo das equações (15) e (16), o comprimento de linha total l sendo selecionado como um ponto de referência para o início da linha e para o parâmetro x (distância x a partir do ponto de referência), o seguinte ajuste das equações (17) é obtido:

[0092] Este ajuste das equações (17) descreve no domínio de frequência a maneira na qual os sinais U2 e I2 da segunda extremidade de linha podem ser calculados a partir dos sinais U1 e I1 da primeira extremidade de linha.

[0093] A fim de se poder determinar os sinais a partir das gamas de valores amostrados, a transformação das equações para o domínio z pode ser realizada. Isto está mostrado, a título de exemplo, com referência à equação de predição para determinar a If2 (s) estimada na segunda extremidade de linha a partir de os sinais de corrente e tensão I1(s) e U1(s) da primeira extremidade de linha:

[0094] As funções de transferência usadas na equação (18) são, neste caso, definidas como segue:

[0095] Vantajosamente, as funções de transferência G1(z) e G2(z) levando em conta a constante de propagação Y são gravadas por um filtro FIR, e a função de transferência Yc(z) levando em conta a impedância característica Zc são gravadas por um filtro IIR. A corrente estimada da segunda extremidade da linha pode, por conseguinte, ser determinada a partir dos sinais de corrente e tensão da primeira extremidade de linha com a ajuda de um arranjo lógico, como representado na figura 7. O arranjo lógico de acordo com a figura 7 pode, neste caso, ser implementado na forma de hardware ou software rodado por um processador no dispositivo 15a. A corrente estimada If2 da segunda linha então é formada a partir dos valores de corrente e tensão I1 e U1, medidos na primeira extremidade de linha por aplicação das funções de transferência G1(z) e G2(z) bem como Yc(z) (por exemplo, por filtragem) e adição em um somador 71.

[0096] Os segundos valores de corrente estimados If2 são então comparados por diferenciação em um subtrator 72 com os valores de corrente I2 atualmente medidos na segunda extremidade de linha. A comparação da diferença resultante com um valor limite tem lugar em um elemento de valor limite 73. Se o valor limite for excedido, um sinal D que indica uma falha na linha é formado. Este sinal D define a janela de dados a ser usada para a localização de falha, pelo estabelecimento de que instante no qual o sinal D ocorre pela primeira vez como o início da janela de dados.

[0097] O comprimento da janela de dados pode ser rigidamente predeterminado, ou determinado variavelmente. No caso de uma especificação fixa, o comprimento da janela de dados deve preferivelmente ser pelo menos quatro vezes o tempo de propagação da onda progressiva no modal selecionado, de forma que todos os fenômenos de onda requeridos para a localização de falha sejam levados em conta na janela de dados. No caso de determinação variável, o comprimento da janela de dados pode ser acoplado à existência do sinal D (e, por conseguinte, a duração da falha na linha).

[0098] O valor limite usado no elemento de valor limite pode, por exemplo, ser adaptado à intensidade da corrente I1 na primeira extremidade de linha. Para esta finalidade, o bloco ΔI(I) na figura 7 forma, para um valor de corrente amostrado instantâneo (Késimo) Ik, um valor limite IS(k) que é usado para a comparação de valor limite no elemento de valor limite 73. Este valor de estabilização pode, por exemplo, ser formado por meio da seguinte equação (22):

[0099] As funções de transferência Yc(z) podem, por exemplo, ser calculadas por um estimador de mínimos quadrados a partir da excursão de frequência da impedância característica Zc. Se a modelação da dependência de frequência dos parâmetros indutância por unidade de comprimento L0, capacitância por unidade de comprimento C0, resistência por unidade de comprimento R0 e condutância por unidade de comprimento G0 puder ser omitida, e o valor de admitância da condutância por unidade de comprimento G0 puder ser assumido para ser muito pequeno (este é usualmente o caso para frequências abaixo de 50 kHz e de linhas aéreas), então o produto de convolução, requerido para o arranjo lógico na figura 7, de Yc com a tensão local da linha pode também ser formado com um arranjo lógico. Isto está representado na figura 8.

[00100] As funções de transferência G1 e G2 podem, além disso, ser formadas por FFT inverso a partir dos termos das funções hiperbólicas com o argumento y.l.

[00101] A figura 9 mostra a corrente estimada calculada por meio dos valores de corrente e tensão na primeira extremidade de linha, e o sinal de corrente atualmente medido na segunda extremidade de linha. Nisto, pelo período de tempo no qual a linha é isenta de falha, os segundos valores de corrente estimados (calculados) e medidos coincidem completamente, embora um significante desvio possa ser visto quando uma falha ocorre. Este comportamento é usado como descrito para posicionar a janela de dados.

[00102] Lógica correspondente é implementada no dispositivo 15b a fim de determinar a corrente na primeira extremidade de linha e estabelecer a janela de dados para a localização de falha, de uma maneira correspondente, de forma que os comentários descritos com relação à primeira extremidade de linha também se apliquem correspondentemente à segunda extremidade de linha.

[00103] A figura 10 mostra uma maneira possível na qual uma posição de falha definitiva F pode ser determinada a partir da primeira posição de falha F1, determinada na primeira extremidade de linha 11a com o dispositivo 15a, e uma segunda posição de falha F2 determinada na segunda extremidade de linha 11b com o segundo dispositivo 15b.

[00104] De acordo com a modalidade de exemplo da figura 10, tanto a primeira posição de falha quanto a segunda posição de falha são indicadas não como um ponto singular, mas como uma faixa. Isto pode, por exemplo, ser feito por associação de uma faixa de tolerância à posição de falha calculada, que, por exemplo, leva em conta possíveis erros na medição e/ou processamento de dados. Assim, de acordo com a figura 10, uma faixa de valor 101 é associada à primeira posição de falha F1, embora uma faixa de valor 102 esteja associada à segunda posição de falha F2. As faixas de valor 101 e 102 podem neste caso ter valores idênticos ou valores que diferem entre si. A posição de falha definitiva F é estabelecida no centro da faixa de sobreposição 103 das duas faixas de valor 101 e 102.

[00105] Por último, a figura 11 mostra um procedimento alternativo para estabelecer a posição de falha definitiva F a partir da primeira posição de falha F1 e da segunda posição de falha F2. De acordo com a figura 11, a posição de falha F é formada pela formação de média da primeira posição de falha F1 e da segunda posição de falha F2.

[00106] Um procedimento, pelo qual a janela de dados pode ser posicionada com alta precisão, a fim de assegurar a localização maximamente exata de acordo com o princípio de onda progressiva, por conseguinte, foi descrito acima neste caso, sinais de disparo de uma função de proteção não são empregados para a determinação de janela de dados, como é usual na técnica anterior, mas, em lugar disso, a partir dos valores de corrente e tensão de uma extremidade de linha, valores de corrente estimados na outra extremidade de linha são determinados, por exemplo, por uso de um modelo de linha da linha não afetada pela falha. Para o caso no qual a linha não tem uma falha, esses valores de corrente estimados coincidem com os valores de corrente medidos na segunda extremidade de linha. O período de tempo no qual os sinais diferem, por conseguinte, corresponde ao período de tempo no qual a linha é afetada por uma falha

[00107] O método pode ser usado em conjunção com um dispositivo para a localização de falha por onda progressiva em dois lados.

[00108] Embora o procedimento para o posicionamento de janela de dados tenha sido descrito acima com referência aos valores de corrente estimados na outra extremidade de linha, o método pode também ser realizado de uma maneira correspondente por determinação de valores de tensão estimados e comparação com os correspondentes valores de tensão medidos.

[00109] Um sistema para determinar uma posição de falha, no qual a posição de falha é determinada por dois dispositivos 15a e 15b, cada um dos quais se encontra em uma extremidade de linha 11a ou 11b, respectivamente, foi mostrado nas figuras 1 e 2. Em lugar disto, é também possível prover um dispositivo central, ao qual os valores de medição de corrente e tensão das extremidades de linha são distribuídos.

[00110] Embora a invenção tenha sido ilustrada e descrita em detalhe com a ajuda de modalidades de exemplo preferidas, a invenção é não restrita aos exemplos descritos, e outras variantes podem ser derivadas da mesma pela pessoa especializada na técnica sem abandonar o escopo de proteção da invenção.

Claims

1. Método para determinar a posição de falha de uma falha em uma linha (11) de uma rede de fornecimento de energia elétrica, na qual - primeiros valores de corrente e tensão são medidos em uma primeira extremidade de linha (11a) da linha (11) e providos com um carimbo temporal; - segundos valores de corrente e tensão são medidos em uma segunda extremidade de linha (11b) da linha (11) e providos com um carimbo temporal; e - por uso dos primeiros e segundos valores de corrente e tensão carimbados temporalmente depois da ocorrência de uma falha na linha (11), a posição de falha da última é determinada; caracterizado pelo fato de que - com os primeiros valores de corrente e tensão medidos na primeira extremidade de linha (11a), segundos valores de corrente e tensão são determinados, que indicam a corrente fluindo na segunda extremidade de linha (11b) ou a tensão aplicada na segunda extremidade de linha (11b); - os segundos valores de corrente ou tensão estimados são comparados com os valores de corrente ou tensão medidos na segunda extremidade de linha (11b); e - primeiros e segundos valores de corrente e tensão que se encontram dentro de um período de tempo estabelecido por uma primeira janela de dados são empregados a fim de determinar uma primeira posição de falha, o início da primeira janela de dados sendo estabelecido como uma função do tempo no qual uma discrepância é identificada entre os segundos valores de corrente ou tensão estimados e os segundos valores de corrente ou tensão medidos.

2. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que - a fim de identificar uma discrepância entre os segundos valores de corrente ou tensão estimados e os segundos valores de corrente ou tensão medidos, a diferença entre os segundos valores de corrente ou tensão estimados e os segundos valores de corrente ou tensão medidos é formada; e - uma discrepância é identificada quando a magnitude da diferença excede um primeiro valor limite, o primeiro valor limite sendo selecionado como uma função da intensidade da corrente fluindo na primeira extremidade de linha (11a).

3. Método de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que - um modelo matemático da linha (11) para o caso isento de falha é empregado a fim de determinar os segundos valores de corrente ou tensão estimados.

4. Método de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que - os primeiros valores de corrente e tensão são sujeitos à filtragem a fim de determinar os segundos valores de corrente ou tensão estimados, uma função de transferência dependente pelo menos da constante de propagação de uma onda progressiva ao longo da linha (11) sendo replicada pelo filtro.

5. Método de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que - um filtro, com o qual uma função de transferência dependente da impedância característica da linha (11) é replicada, é adicionalmente usado na filtragem dos primeiros valores de tensão.

6. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que - os valores de corrente e tensão empregados para determinar a primeira posição de falha são valores de corrente e tensão armazenados.

7. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que - os valores de corrente e tensão empregados para determinar a primeira posição de falha são diretamente cada um dos valores de corrente e tensão instantaneamente medidos.

8. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que - uma janela de dados com um comprimento estabelecido é usada.

9. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que - uma janela de dados com um comprimento variável é usada, a extremidade da janela de dados sendo estabelecida como uma função do tempo no qual um desvio não é mais identificado entre os segundos valores de corrente ou tensão estimados e os segundos valores de corrente ou tensão medidos.

10. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo fato de que - com os valores de corrente e tensão medidos na segunda extremidade de linha (11b), primeiros valores de corrente ou tensão estimados são calculados, que indicam a corrente fluindo na primeira extremidade de linha (11a) ou a tensão aplicada na primeira extremidade de linha (11a); - os primeiros valores de corrente ou tensão estimados são comparados com os valores de corrente ou tensão medidos na primeira extremidade de linha (11a); e - primeiros e segundos valores de corrente e tensão que se encontram dentro de um período de tempo estabelecido por uma segunda janela de dados são empregados a fim de determinar uma primeira posição de falha, o início da segunda janela de dados sendo estabelecido como uma função do tempo no qual uma discrepância é identificada entre os primeiros valores de corrente ou tensão estimados e os primeiros valores de corrente ou tensão medidos.

11. Método de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que - a posição de falha da falha ocorrendo na linha (11) é determinada por uso da primeira posição de falha e da segunda posição de falha.

12. Método de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que - a posição de falha da falha ocorrendo na linha (11) é determinada pela formação de média da primeira posição de falha e da segunda posição de falha.

13. Dispositivo (15a) para determinar a posição de falha de uma falha em uma linha (11) de uma rede de fornecimento de energia elétrica, tendo - um dispositivo de computação (17a), que é configurado, por uso de primeiros valores de corrente e tensão medidos em uma primeira extremidade de linha (11a) da linha (11) e carimbados temporalmente, e segundos valores de corrente e tensão medidos em uma segunda extremidade de linha (11b) e tempo, depois da ocorrência de uma falha na linha (11), para determinar a posição de falha da última; caracterizado pelo fato de que - o dispositivo de computação (17a) é configurado para determinar, com os primeiros valores de corrente e tensão medidos na primeira extremidade de linha (11a), para determinar valores de corrente ou tensão estimados que indicam a corrente fluindo na segunda extremidade de linha (11b) ou a tensão aplicada na segunda extremidade de linha (11b); - o dispositivo de computação (17a) é configurado para comparar os segundos valores de corrente ou tensão estimados com os segundos valores de corrente ou tensão medidos na segunda extremidade de linha (11b); - o dispositivo de computação (17a) é configurado, a fim de determinar a primeira posição de falha, para usar valores de corrente e tensão que se encontram dentro de um período de tempo estabelecido por uma primeira janela de dados são empregados a fim de determinar uma primeira posição de falha, o início da primeira janela de dados sendo estabelecido como uma função do tempo no qual uma discrepância é identificada entre os segundos valores de corrente ou tensão estimados e os segundos valores de corrente ou tensão medidos.

14. Dispositivo (15a) de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que - o dispositivo (15a) é um aparelho de proteção elétrico ou parte de um aparelho de proteção elétrico.

15. Dispositivo (15a) de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que - o dispositivo (15a) é um concentrador de dados de um equipamento de comutação da rede de fornecimento de energia elétrica.

16. Sistema (10) para determinar a posição de falha de uma falha em uma linha (11) de uma rede de fornecimento de energia elétrica, tendo um dispositivo (15a) configurado como definido em qualquer uma das reivindicações 13 a 15, caracterizado pelo fato de que - um segundo dispositivo (15b) é provido, que compreende um dispositivo de computação (17b), em que -o dispositivo de computação (17b) do segundo dispositivo (15b) é configurado para determinar, com os valores de corrente e tensão medidos na segunda extremidade de linha (11b), primeiros valores de corrente ou tensão estimados que indicam a corrente fluindo na primeira extremidade de linha (11a) ou a tensão aplicada na primeira extremidade de linha (11a); - o dispositivo de computação (17b) do segundo dispositivo (15b) é configurado para comparar os primeiros valores de corrente ou tensão estimados com os primeiros valores de corrente ou tensão medidos na primeira extremidade de linha (11a); - o dispositivo de computação (17b) do segundo dispositivo (15b) é configurado, a fim de determinar uma segunda posição de falha, para empregar segundos valores de corrente e tensão que se encontram dentro de um período de tempo estabelecido por uma segunda janela de dados são empregados a fim de determinar uma primeira posição de falha, o início da segunda janela de dados sendo estabelecido como uma função do tempo no qual uma discrepância é identificada entre os primeiros valores de corrente ou tensão estimados e os primeiros valores de corrente ou tensão medidos; e - o dispositivo de computação (17a) do primeiro dispositivo (15a) e/ou o dispositivo de computação (17b) do segundo dispositivo (15b) são determinados para determinar a posição de falha por uso da primeira posição de falha e da segunda posição de falha.